[发明专利]自补偿流体静压轴承

说明书

技术领域

本发明涉及滑动轴承领域，尤其涉及自补偿流体静压轴承。

背景技术

现有流体静压（包括液体静压与气体静压）技术中提出三种节流方式，固定节流、可变节流与自补偿节流。小孔节流器、毛细管节流器、多孔质节流器等都属于固定节流器。采用固定节流原理的液体静压轴承，在保持供油压力不变的前提下，减小节流间隙和采用更小直径的节流器是提高轴承刚度的主要途径，这类轴承受到加工水平的制约。可变节流则从改变流体通过节流器的流阻着手，靠可变化的流阻实现可变化的压力差，从而得到更高刚度，这类节流器包括弹性毛细管节流器、膜片控制节流器、电子补偿节流器及流量可分节流器等。但是可变节流存在着稳定性的问题，如果参数选择不当，如薄膜的刚度太低，反馈过分强烈，则容易发生振荡；灵敏度越高，则稳定性越差。为了获取高刚度和高精度，一些学者尝试将数控机床上的全闭环控制原理应用到对液体静压轴承的研究上来，通过对油膜厚度的检测反馈到外部节流执行器以控制油腔内的压力差，从而取得了所谓的“无穷刚度”。然而每个油腔需要对应一个高精度压力（或位移）传感器和节流执行器的方案，使得这种轴承的成本非常昂贵，另外反馈控制与节流器执行器之间的延迟问题也使得轴承的动态特性反而降低。自补偿节流技术不需要加工专门的节流器，靠自身结构实现补偿功能。然而，传统的自补偿流体静压轴承将节流单元与对应承载油腔相对布置于一筒体的内壁上，且多个节流单元与承载油腔相互间隔设置，这就需要加工较长的表面沟槽或外部通道来连接对应的节流单元与承载油腔，由于表面沟槽或外部通道长，流体压力损失很大，直接导致节流效果降低，同时还容易出现通道堵塞的情况。麻省理工学院的Kane等人提出采用互成锐角的表面实现节流的自补偿方式，但是由于节流间隙是一个简单的环形连通区域，其润滑油的扩散效应难以避免，影响了轴承整体性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、节流效果好、承载能力强、刚度高的自补偿流体静压轴承。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种自补偿流体静压轴承，包括转子和轴承套，所述轴承套包括套体和圆柱形节流环，所述圆柱形节流环紧套于所述套体内，所述套体的两端面为第二圆锥端面，所述圆柱形节流环的外侧表面为与所述第二圆锥端面成锐角的第二圆柱面；

所述转子包括两个锥状体和一个隔垫，所述隔垫空套于所述圆柱形节流环内，所述隔垫与所述圆柱形节流环之间形成储油室，所述两个锥状体分设于所述套体的两端，且两个锥状体通过隔垫连为一体，所述锥状体设有第一圆锥端面，锥状体的内侧设有与所述第一圆锥端面成锐角的第一圆柱面；

所述第二圆锥端面上或者所述第一圆锥端面上均匀设有多个承载油腔，所述第二圆柱面上或者所述第一圆柱面上均匀设有多个节流单元；

所述套体上设有供油孔和排油孔，所述供油孔与储油室连通，所述储油室经所述圆柱形节流环的端部与节流单元连通，所述节流单元经内部油路连通承载油腔，所述承载油腔经排油油路与所述排油孔连通。

所述节流单元包括节流面、导油槽和导油孔，所述节流面与所述圆柱形节流环的端面交接，所述导油槽沿节流面的周边设置，所述导油孔开设于所述节流面上并与所述内部油路连通。

所述内部油路包括开设于所述圆柱形节流环上的第一导油通道，和开设于所述套体上、并与所述第一导油通道连通的第二导油通道，所述第一导油通道与所述导油孔连通，所述第二导油通道与所述承载油腔连通。

所述排油油路包括开设于所述套体上的两条泄油环槽和将泄油环槽连通至排油孔的排油通道，所述两条泄油环槽分设于所述承载油腔的内外两侧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的自补偿流体静压轴承，将承载油腔和节流单元分设在互成锐角的圆锥面和圆柱面上，节流间隙与承载间隙不直接连通，避免了节流后流体的扩散效应，同时，大大缩短了节流单元到对应的承载油腔的距离，使连通二者的内部油路长度大大减小，可减少流体压力损失，防止节流效果降低，并且还可提高其自清洁能力，避免出现通道堵塞的情况。本发明的节流单元在节流面周边设置有导油槽，该导油槽与圆柱形节流环的端面处形成配合，在节流面周围形成等高压区，一方面迫使经节流后的流体从节流面上的导油孔进入内部油路，另一方面将多个节流单元隔离开，使各节流单元独立节流，从而避免润滑流体的扩散效应影响轴承性能，相比于现有整体式环形节流间隙，本发明的独立式节流单元具有节流效果更稳定的特点，可大大提高轴承性能。

附图说明